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熱導(dǎo)檢測(cè)器TCD在氣相色譜分析中的應(yīng)用

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熱導(dǎo)檢測(cè)器TCD在氣相色譜分析中的應(yīng)用

發(fā)布日期:2019-04-19 00:00 來(lái)源:http://tzqx.com.cn 點(diǎn)擊:

    氣相色譜儀中的熱導(dǎo)檢測(cè)器TCD是利用被測(cè)組分和載氣熱導(dǎo)系數(shù)不同而響應(yīng)的濃度型檢測(cè)器,它是整體性能檢測(cè)器,屬物理常數(shù)檢測(cè)方法。又稱熱導(dǎo)池或熱絲檢熱器,在沒(méi)有用于氣相色譜分析之前稱卡它計(jì)。是氣相色譜法最常用的一種檢測(cè)器。

熱導(dǎo)檢測(cè)器TCD


熱導(dǎo)檢測(cè)器的構(gòu)成

1 熱敏元件

    熱敏元件是TCD的感應(yīng)元件,其阻值隨溫度變化而改變,它們可以是熱敏電阻或熱絲。

 

2. 池體

    池體是一個(gè)內(nèi)部加工成池腔和孔道的金屬體。池材料早期多用銅,因它的熱傳導(dǎo)性能好,但它防腐性能差。故近年已為不銹鋼形式示意圖所取代。通常將內(nèi)部池腔和孔道的總體積稱池體積。早期TCD的池體積多為500-800μL,后減小至100-500μL,仍稱通常TCD。它適用于填充柱。近年發(fā)展了微TCD,其池體積均在100μL以下,有的達(dá)3.5μL,它適用于毛細(xì)管柱。

 

熱導(dǎo)檢測(cè)器的原理

    基于不同組分與載氣有不同的熱導(dǎo)率的原理而工作的熱傳導(dǎo)檢測(cè)器。在通過(guò)恒定電流以后,鎢絲溫度升高,其熱量經(jīng)四周的載氣分子傳遞至池壁。當(dāng)被測(cè)組分與載氣一起進(jìn)入熱導(dǎo)池時(shí),由于混合氣的熱導(dǎo)率與純載氣不同(通常是低于載氣的熱導(dǎo)率),鎢絲傳向池壁的熱量也發(fā)生變化,致使鎢絲溫度發(fā)生改變,其電阻也隨之改變,進(jìn)而使電橋輸出端產(chǎn)生不平衡電位而作為信號(hào)輸出。熱導(dǎo)檢測(cè)器是氣相色譜法中最早出現(xiàn)和應(yīng)用最廣的檢測(cè)器。

 

熱導(dǎo)檢測(cè)器的特點(diǎn)

熱導(dǎo)檢測(cè)器基本理論,工作原理和響應(yīng)特征,早在上個(gè)世紀(jì)六十年代就已成熟。

由于它對(duì)所有的物質(zhì)都有響應(yīng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能可靠,定量準(zhǔn)確,價(jià)格低廉,經(jīng)久耐用,又是非破壞型檢測(cè)器。

與其它檢測(cè)器相比,TCD 的靈敏度低,這是影響它應(yīng)用于環(huán)境分析與檢測(cè)的主要因素。

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,以氦作載氣,進(jìn)氣量為2mL 時(shí),檢出限可達(dá)ppm 級(jí)(10-6g/g)。因此,使用這種檢測(cè)器的便攜式氣相色譜儀,不適于室內(nèi)外一般環(huán)境污染物分析與檢測(cè)。大多用于污染源和突發(fā)性環(huán)境污染事故的分析與檢測(cè)。

  

熱導(dǎo)檢測(cè)器的使用條件

1.載氣種類:常用的載氣有HeH2,因?yàn)槠錈釋?dǎo)系數(shù)遠(yuǎn)大于其他化合物,且其具有較高的靈敏度和穩(wěn)定的響應(yīng)因子,便于定量,較寬的線性范圍。其中,氦氣較氫氣安全,但氦氣較貴,所以許多地區(qū)多用氫氣作為載氣。

2.純度:載氣的純度會(huì)影響TCD的靈敏度。在橋流160-200mA的范圍內(nèi),99.999%的超純氫氣比用99%的普通氫氣的靈敏度高6%-13%。另外,峰形還受載氣純度的影響,當(dāng)用TCD作高純氣中雜志檢測(cè)時(shí),載氣的純度應(yīng)比被測(cè)氣體高十倍以上 ,否則將出現(xiàn)倒峰。

3.流速:作為濃度型檢測(cè)器,TCD對(duì)載氣的流速也有要求,即TCD的峰面積響應(yīng)值反比于載氣氣流。故在檢測(cè)中,應(yīng)保持載氣流速的恒定。

4.溫度:TCD的靈敏度與熱絲和池體間的溫差成正比。通過(guò)提高橋流,以便提高熱絲溫度或者通過(guò)降低檢測(cè)器池體溫度。但是,這兩種方法都取決于分析樣品的沸點(diǎn)。檢測(cè)器池體溫度不能低于樣品的沸點(diǎn),以免在檢測(cè)器內(nèi)冷凝。所以,對(duì)于沸點(diǎn)不很低的樣品,采用此法來(lái)提高靈敏度是有限的,而對(duì)氣體樣品,特別是永久性氣體,則可以達(dá)到較好的效果。

 

影響熱導(dǎo)檢測(cè)器靈敏度的因素

1,橋路工作電流影響

電流增大,使鎢絲溫度提高,鎢絲和熱導(dǎo)池體的溫差加大,氣體容易將熱量傳出去,靈敏度就提高。

2,熱導(dǎo)池體溫度影響

當(dāng)橋路電流一定,鎢絲溫度一定。如果池體溫度低,池體和鎢絲的溫差就大,能使靈敏度提高。一般池體溫度不應(yīng)低于柱溫。但池體溫度不能太低,否則被測(cè)組分將在檢測(cè)器內(nèi)冷凝。

3,載氣的影響

載氣與試樣的熱導(dǎo)系數(shù)相差愈大,則靈敏度愈高。由于一般物質(zhì)的熱導(dǎo)系數(shù)都比較小,故選擇熱導(dǎo)系數(shù)大的氣體,如氫氣。

4,熱敏元件阻值的影響

選擇阻值高,電阻溫度系數(shù)較大的熱敏元件(鎢絲),當(dāng)溫度有一些變化時(shí),就能引起電阻的明顯變化,靈敏度就高。

 

熱導(dǎo)檢測(cè)器的應(yīng)用

    熱導(dǎo)檢測(cè)器適用于環(huán)境保護(hù)、大氣、水源等污染的痕量檢測(cè);毒物的分析、監(jiān)測(cè)、研究;生物化學(xué);臨床應(yīng)用;病理和病毒研究;食品發(fā)酵;石油化工;石油加工;油品分析;地質(zhì)、探礦研究;有機(jī)化學(xué);合成研究;衛(wèi)生檢疫;公害檢測(cè)分析和研究。

 


相關(guān)標(biāo)簽:氣相色譜儀